Romaanin alussa päähenkilöt Claudia ja Jamie Kincaid pakenevat kotoa ja päättävät asua museossa. Tutkiessaan museota he törmäävät rouva Frankweilerin salaiseen asuintilaan. Rouva Frankweiler on kiltti ja eksentrinen vanhempi nainen, ja hän sallii Claudian ja Jamien jäädä luokseen museossa.
Romaanin edetessä paljastuu, että rouva Frankweilerillä on syvä rakkaus ja yhteys museoon. Hän on asunut siellä salaa vuosia, ja hän tuntee paikan jokaisen kolon. Hän on myös lahjakas taiteilija, ja hän luo kauniita veistoksia ja maalauksia, joita hän piilottaa kaikkialla museossa.
Suhteessaan Claudiaan ja Jamieen rouva Frankweiler pystyy jakamaan rakkautensa museota kohtaan muiden kanssa. Hän opettaa heille museon historiaa ja taidetta ja auttaa heitä arvostamaan ympäröivän maailman kauneutta ja ihmeitä.
Lopulta rouva Frankweilerin salaisuus paljastuu, mutta hän saa jatkaa asumista museossa. Hänestä tulee museoyhteisön rakas jäsen, ja hän jatkaa rakkautensa taiteeseen ja kauneuteen jakamista muiden kanssa.
Museon ja rouva Basil E. Frankweilerin yhteys on romaanin keskeinen teema, ja se korostaa taiteen ja kulttuurin merkitystä elämässämme.